Isolasi Sel Punca Ultrasonik

Sonikasi merupakan metode mekanis yang sangat efisien untuk mengisolasi sel punca dari jaringan adiposa manusia. Fraksi vaskular stroma (SVF) yang diisolasi secara ultrasonik menunjukkan potensi regeneratif yang signifikan untuk aplikasi medis. Hielscher Ultrasonics menyediakan berbagai pilihan sonikasi langsung dan tidak langsung untuk pemanenan sel punca. Temukan sonikator yang ideal untuk proses isolasi sel punca Anda!

Isolasi Sel Punca secara Ultrasonik

Jaringan adiposa yang diekstraksi dari tubuh manusia (melalui sedot lemak) diberi perlakuan ultrasonik untuk memisahkan jaringan tersebut dari sel punca dan sel pertumbuhan lainnya. Bagian sel yang telah dipisahkan ini dikenal sebagai sel fraksi vaskular stroma (SVF).
Teknik isolasi sel punca dari jaringan adiposa secara ultrasonik hanya didasarkan pada prinsip kerja kavitasi yang dihasilkan oleh ultrasonik, yaitu gaya geser yang sepenuhnya mekanis. Gaya geser akibat kavitasi ini mendisrupsi jaringan adiposa sehingga sel punca terlepas dari struktur jaringan lemak. Isolasi sel punca secara ultrasonik merupakan prosedur bebas enzim yang menghindari penggunaan kolagenase, tripsin, atau dispase.
Untuk memisahkan sel punca yang diekstraksi, sel punca mesenkimal, prekursor endotel, dan jenis sel pertumbuhan lainnya, jaringan adiposa yang telah disonikasi disentrifugasi.
Sel punca yang telah dipisahkan dikumpulkan dan dianalisis kualitasnya, termasuk jumlah sel, viabilitas, endotoksin, dan pewarnaan Gram, sebelum segera digunakan untuk transplantasi autologus atau diawetkan dalam penyimpanan kriogenik.

Mengapa menghindari enzim?

Karena digesti enzimatis untuk isolasi sel punca disertai biaya tinggi dan kemungkinan risiko keselamatan serta efikasi yang kurang memadai [Oberbauer et al. 2015], metode isolasi nonenzimatis seperti kavitasi ultrasonik lebih disukai. Tahap isolasi ultrasonik menggantikan digesti enzimatis dengan memisahkan sel dan agregat sel secara mekanis dari jaringan adiposa.

GDmini2 pada transduser UP200St-TD (200 watt)

Keunggulan Sonikasi

Cepat
Efisien
Dapat Direproduksi
Aman
Bebas Enzim
Hemat Biaya
Pilihan Steril

Kavitasi ultrasonik merupakan metode yang andal untuk mengisolasi sel punca dari jaringan lemak adiposa. ©Oberbauer et al. 2015

Sel punca yang berasal dari jaringan adiposa

Hasil Perolehan Sel Punca melalui Sonikasi

Metode isolasi fraksi vaskular stroma menggunakan kavitasi ultrasonik yang telah dipublikasikan menghasilkan 1,67–2,24 × 10⁷ sel dengan viabilitas 97,1–98,9% [Victor, S., 2014]. Hasil perolehan sekitar 2–4 juta sel/gram jaringan adiposa diperoleh melalui lisis ultrasonik adiposit matang dalam jaringan adiposa yang telah didisosiasi [Bright et al., 2014].
Sel yang dipreparasi secara ultrasonik memiliki potensi diferensiasi adipogenik dan osteogenik yang sama tingginya dibandingkan dengan metode isolasi enzimatis standar [Oberbauer et al. 2015].

Sistem Ultrasonik untuk Isolasi Sel Punca

Untuk memastikan tingkat keselamatan tertinggi dan kualitas terbaik, peralatan ultrasonik yang andal, yang memungkinkan pengendalian presisi atas perlakuan sel punca, merupakan faktor kunci keberhasilan pengobatan pasien. Hielscher Ultrasonics menawarkan berbagai pilihan proses pemisahan dengan kavitasi ultrasonik autologus untuk mengisolasi dan memanen sel punca serta sel prekursor endotel.

Sonikasi Langsung untuk Isolasi Sel Punca

Untuk proses isolasi sel punca melalui sonikasi langsung, tanduk ultrasonik (sonotrode, ujung / probe ultrasonik) dicelupkan ke dalam jaringan lemak adiposa. Melalui sonotrode, gelombang ultrasonik dikopel langsung ke dalam lemak autologus sehingga kavitasi ultrasonik melepaskan sel punca dan sel stroma dari jaringan yang tersisa. Sonikator Hielscher UP200Ht dan UP200St dengan sonotrode S26d14 merupakan sistem yang umum digunakan untuk perlakuan sel punca autologus. Isolasi fraksi vaskular stroma dengan sonikasi langsung terutama cocok digunakan di fasilitas ruang bersih.

VialTweeter model VT26dxx dirancang untuk sonikasi steril sampel dalam tabung Falcon

Sonikasi Tidak Langsung untuk Isolasi Sel Punca

Karena sel punca digunakan untuk aplikasi autologus, sterilitas proses sangat penting. Oleh karena itu, Hielscher telah mengembangkan beberapa pilihan sonikasi tidak langsung seperti GDmini2, VialTweeter dan sistem lain yang disesuaikan dengan kebutuhan. Pada sonikasi tidak langsung, gelombang ultrasonik dikopel melalui dinding wadah ke dalam jaringan adiposa. Fraksi vaskular stroma (SVF) dipisahkan dari jaringan adiposa melalui kavitasi ultrasonik, sama seperti pada sonikasi langsung.
Proses sonikasi tidak langsung menawarkan keuntungan berupa kemampuan memproses sel dalam wadah tertutup pada kondisi bebas kontaminasi karena risiko kontaminasi silang akibat pemasukan tanduk ultrasonik (sonotrode) dihilangkan. Isolasi sel dilakukan dalam sistem tertutup yang memastikan kondisi proses steril.
Baca selengkapnya tentang Sonikator Steril Hielscher!

Sonikator digital Hielscher dapat dikendalikan secara presisi melalui layar sentuh atau kontrol melalui peramban. Prosedur sonikasi dapat diatur sebelumnya melalui menu yang intuitif. Perangkat ultrasonik dilengkapi dengan perekaman data otomatis (semua data proses sonikasi disimpan pada kartu SD terintegrasi). Masukan daya ultrasonik dapat disesuaikan secara tepat dengan protokol isolasi sel.

VialTweeter merupakan sonikator ultrasonik multisampel yang memungkinkan homogenisasi sampel secara andal dalam kondisi steril.

Sonikator VialTweeter merupakan homogenizer steril untuk preparasi sampel steril yang seragam dan cepat.

Topik Terkait

Literatur/Referensi

Oberbauer, Eleni; Steffenhagen, Carolin; Wurzer, Christoph; Gabriel, Christian; Redl, Heinz; Wolbank, Susanne (2015): Enzymatic and non-enzymatic isolation systems for adipose tissue-derived cells: current state of the art. Cell Regeneration (2015) 4:7.
Stadlmann, J., Taubenschmid, J., Wenzel, D. et al. (2017): Comparative glycoproteomics of stem cells identifies new players in ricin toxicity. Nature 549, 2017. 538–542
Haghjoo M., Azarbayjani M.A., Peeri M., Hosseini S.A. (2019): Effect of Training, Hyaluronic Acid, and Mesenchymal Stem Cell Therapies on Osteocalcin Gene Expression in Cartilage Tissue of Rats with Knee Osteoarthritis. Gene Cell Tissue 6, 2019.
Zhu M., Kong D., Tian R., Pang M. , Mo M., Cheng, Y., Yang G., Cheng H.L., Lei X., Fang K., Cheng B., Wu Y. (2020): Platelet sonicates activate hair follicle stem cells and mediate enhanced hair follicle regeneration. Journal of Cellular and Molecular Medicine 24, 2020. 1786–1794.

Fakta yang Perlu Diketahui

Apa Itu Sel Punca?

Sel punca merupakan sel yang belum berdiferensiasi pada organisme multiseluler yang memiliki kemampuan untuk terus menghasilkan lebih banyak sel dari jenis yang sama tanpa batas. Sel ini dicirikan oleh potensi luar biasa untuk berkembang menjadi berbagai jenis sel dalam tubuh selama tahap awal kehidupan dan pertumbuhan. Ciri paling khas sel punca adalah kemampuannya untuk memperbarui diri melalui pembelahan sel serta kemampuannya untuk berubah menjadi sel spesifik jaringan atau organ dengan fungsi khusus. Sel punca pluripoten memiliki potensi untuk berdiferensiasi menjadi salah satu dari tiga sel germinal: endoderm (lapisan dalam lambung, saluran pencernaan, paru-paru), mesoderm (otot, tulang, darah, urogenital), atau ektoderm (jaringan epidermis dan sistem saraf).
Pada beberapa organ, seperti usus dan sumsum tulang, sel punca membelah secara teratur untuk memperbaiki dan menggantikan jaringan yang aus atau rusak. Pada organ lain, seperti pankreas dan jantung, sel punca hanya membelah dalam kondisi khusus.
Sel stroma/punca mesenkimal (MSC), yang menawarkan potensi tinggi untuk berbagai aplikasi terapeutik dalam kedokteran regeneratif dan estetika, terutama ditemukan di sumsum tulang, tetapi juga dapat diisolasi dari jaringan lain (misalnya tulang rawan, lemak, sel otot). Sel punca mesenkimal dianggap sebagai prototipe sel punca dewasa yang dicirikan oleh kemampuannya untuk memperbarui diri.
Penelitian dan pengobatan sel punca digunakan untuk menumbuhkan jaringan dan organ untuk keperluan transplantasi (rekayasa jaringan). Bidang medis lain yang menerapkan sel punca mencakup pengobatan penyakit otak (misalnya penyakit Parkinson dan Alzheimer), terapi defisiensi sel, penyakit darah (misalnya leukemia), degenerasi sendi dan tulang rawan (misalnya osteoartritis), serta perawatan kosmetik (misalnya perawatan antipenuaan). Secara umum, sel punca memiliki diameter sekitar 15–25 mikron.
Sel punca mesenkimal (MSC) merupakan sel stroma multipoten yang memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel, termasuk osteoblas (sel tulang), kondrosit (sel tulang rawan), miosit (sel otot), dan adiposit (sel lemak).

Apa Itu Fraksi Vaskular Stroma (SVF)?

Fraksi Vaskular Stroma (SVF) merupakan komponen lipoaspirat yang dapat diekstraksi melalui sedot lemak dari jaringan adiposa dalam tubuh manusia. Lipoaspirat terdiri atas campuran sel yang heterogen dan memiliki kandungan sel punca yang tinggi, yang dikenal sebagai sel punca yang berasal dari jaringan adiposa (ASC atau ADSC), yang menunjukkan kemiripan dengan sel punca sumsum tulang, seperti kemampuannya untuk berdiferensiasi menjadi sel dari berbagai garis keturunan.
Populasi heterogen fraksi vaskular stroma mencakup antara lain sel endotel, eritrosit, fibroblas, limfosit, monosit/makrofag, dan perisit, serta fraksi penting sel punca yang berasal dari jaringan adiposa.

Apa Itu Sel Stroma/Punca yang Berasal dari Jaringan Adiposa (ASC)?

Sel stroma/punca yang berasal dari jaringan adiposa (ASC / ADSC) melepaskan faktor pertumbuhan bioaktif dalam kadar tinggi, seperti faktor pertumbuhan epidermal (EGF), faktor pertumbuhan endotel vaskular (VEGF), faktor pertumbuhan fibroblas basa (bFGF), faktor pertumbuhan keratinosit (KGF), faktor pertumbuhan yang berasal dari trombosit (PDGF), faktor pertumbuhan hepatosit (HGF), faktor pertumbuhan transformasi-beta (TGF-β), faktor pertumbuhan insulin (IGF), dan faktor neurotrofik yang berasal dari otak (BDNF). ACS tidak hanya melepaskan faktor pertumbuhan, tetapi juga menyekresikan sitokin, termasuk ligan tirosin kinase 3 terkait fms (Flt-3), faktor perangsang koloni granulosit (G-CSF), faktor perangsang koloni granulosit-makrofag (GM-CSF), faktor perangsang koloni makrofag (M-CSF), interleukin (IL) seperti IL-6, IL-7, IL-8, IL-11, dan IL-12, faktor penghambat leukemia (LIF), serta faktor nekrosis tumor-alfa (TNF-α).

Bagaimana Sel Punca Diekstraksi?

Sel punca dewasa autologus dari manusia dapat diekstraksi dari sumber berikut:

Sumsum tulang, yang memerlukan ekstraksi melalui pemanenan, yaitu dengan mengebor tulang.
Jaringan adiposa (sel lipid), yang memerlukan ekstraksi melalui sedot lemak.
Darah, yang memerlukan ekstraksi melalui aferesis, yaitu darah dari donor dialirkan melalui mesin “dialisis” tempat sel punca diekstraksi sementara komponen darah lainnya dikembalikan kepada donor.